C'è stato un tempo in cui i computer erano così grandi, occupavano intere stanze. Oggi, alcune unità di lavorazione possono essere piccole come pochi granelli di polvere. Anche accanto a un chicco di riso, queste pile di chip delle dimensioni di un micrometro sembrano infinitesimali. Ridurre le batterie dei computer per adattarle a quelle dimensioni, tuttavia, si è rivelato impegnativo.
Con poco spazio per lo stoccaggio, i computer più piccoli devono fare affidamento su ultrasuoni o celle fotovoltaiche per ricaricare continuamente le microbatterie con l'energia delle vibrazioni o della luce solare. Questo ha i suoi lati negativi, in quanto il computer non funzionerà senza un alimentatore costante o in luoghi bui.
Alcuni scienziati in Europa stanno quindi proponendo una struttura alternativa: una microbatteria basata su micro strati sottili pieghevoli come gli origami. La batteria è solo un prototipo per ora, ma i risultati preliminari sono incoraggianti. "C'è un disperato bisogno di sviluppare batterie ad alte prestazioni per il regime di dimensioni millimetriche e sub-millimetriche perché tali sistemi di accumulo di energia faciliterebbero lo sviluppo di microsistemi autonomi", scrivono gli autori.
Le batterie dei computer di dimensioni standard sono solitamente basate sulla "chimica umida", il che significa che le pellicole metalliche che conducono elettricità vengono messe a contatto con elettroliti liquidi per creare un flusso di energia. Le batterie basate su chip di una certa scala, tuttavia, non possono supportare elettroliti liquidi.
Per tale ragione, gli inventori di questa nuova microbatteria hanno schiacciato un elettrolita solido tra due microchip che sono dipinti con un film super sottile di elettrodi, uno positivo, uno negativo. Questo elettrolita solido, tuttavia, non è così efficiente come l'utilizzo di un elettrolita liquido, ed è qui che entra in gioco la piegatura.
Avvolgendo una pila di batterie piatta in un "cilindro a rullo svizzero", gli scienziati possono schiacciare molta più superficie in uno spazio ristretto. Questo è in realtà il modo in cui funzionano le celle dei cilindri nelle auto elettriche di Tesla.
Alla scala di un millimetro cubo, è estremamente difficile arrotolare materiali sottili e fragili in questo tipo di forma tramite pressione esterna. Fortunatamente, c'è un altro modo per far sì che il materiale si pieghi da solo, e si chiama "micro-origami".
Su un chip, i ricercatori sono stati in grado di ottenere questo movimento bloccando un lato del materiale sottile per creare, in sostanza, la barra di una tenda da finestra. Alla fine, il team è stato in grado di arrotolare un prototipo di microbatteria in un'area di soli 0,04 millimetri quadrati, offrendo una capacità otto volte superiore a quella che otterrebbe una batteria di dimensioni simili.
Gli autori affermano che il cilindro assomiglia alla struttura standard del rullo svizzero utilizzata nelle batterie più grandi, almeno due strati di collettore, un film catodico, un film anodico e un film elettrolitico tutti arrotolati insieme. Non solo il design è ricaricabile, i ricercatori sostengono che la batteria, così com'è, potrebbe alimentare i computer più piccoli che abbiamo attualmente per circa 10 ore. E c'è ancora molto lavoro da fare. "C'è ancora un enorme potenziale di ottimizzazione per questa tecnologia e possiamo aspettarci microbatterie molto più forti in futuro", ha affermato il fisico Oliver Schmidt della Chemnitz University of Technology in Germania.
